某型直升机主起落架活塞杆疲劳寿命分析

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1、总第163期2010年第2期直升机技术HELICOPTERTECHNIQUETotalNo．163No．220lO文章编号：1673—1220(2010)02-048-05某型直升机主起落架活塞杆疲劳寿命分析李玲1，林乐旗2，姜伟1(1．海军航空工程学院青岛分院航空机械系，山东青岛266041；2．第二炮兵士官学校基础部机械基础教研室，山东青州262500)摘要起落架是直升机的关键部位，其缓冲装置中的缓冲支柱(主要指活塞杆)受力复杂，本文通过有限元软件对活塞杆进行三维建模分析，针对直升机在垂直着陆和前飞

2、着陆这两个最危险状态下的缓冲支柱活塞杆的应力应变进行了计算，并根据结果采用名义应力法估算了不同状况下活塞杆的疲劳寿命。关键词活塞杆；垂直着陆；前飞着陆；疲劳寿命中图分类号：V215．2+3文献标识码：AFatigueLifeAnalysisofPistonRodintheMainLandingGearofaHelicopterLILin91，LINLeqi2，JIANGWeil(1．FacultyofAviationMachineryRepairing，QingdaoBranch，NavalAerona

3、uticalEnsineefingInstitute，Qingdao266041，China；2．MachineStaffRoom，Basic—subjectDepartment，TheSecondArtilleryPettyOfficeSchool，QingZhou262500，China)AbstractThelandinggearisakeycomponentofthehelicopter．Loadsactedonthebufferpillarspistonrodinthemainlandingg

4、earisofcomplexity．Stressandstraininthepistonrodunderverticallandingloadsandforwardflightlandingloadsw酗analyzedbyfiniteelementsoftware．Thenthefa-tiguelifeofthepistonrodunderdifferentloadingwaBpredictedbythenominalstressmethod．Keywordspistonrod；verticallan

5、ding；forwardflightlanding；fatiguelife1前言起落架是直升机的关键部位，在直升机的着陆和滑行中要承受很大的冲击载荷，其缓冲支柱的主要承力构件就是活塞杆，在起飞、着陆过程中受交变载荷的作用，其应力集中部位容易出现疲劳裂纹，不仅影响起落装置的减振性能，还会严重影响直升机的飞行安全。因此，做好起落装置的维护工作十分重要。本文针对某型直升机主起落架缓冲支柱的活塞杆，运用大型商用有限元软件，在对其几何模型及受力分析简化的基础上，建立了活塞杆的三维有限元模型，分析计算了直升机在垂直

6、着陆和带前飞着陆两个最危险状态下的应力、应变分布情况。对于垂直着陆，考虑了三种不同动载冲击系数下的加载情况；对于前飞着陆，考虑了轮胎和地面之间三种不同摩擦因数及机轮刹车时的加载情况，进行了分析计算。在对两种不同着陆状态加载求解时，考虑了两种不同的加载形式，得到直升机在垂直着陆时的最危险点在缓冲支柱活塞杆上端与活塞相连接部位内收稿日期：2010-01·12作者简介：李玲(1970·)，女，山东昌乐人，硕士，讲师，主要研究方向：飞机结构强度及修理。2010年第2期李玲，林乐媛，姜伟：某型直升机主起落架活塞杆

7、疲劳寿命分析·49·侧；在前飞着陆过程中的最危险点也在活塞杆与活塞连接部位的内前侧。并根据应力、应变的计算结果，初步估算出两种着陆状态时活塞杆的疲劳寿命。2主起落架缓冲支柱活塞杆的简化及受力每个起落架包括一个油液缓冲支柱和～个液压控制的收放作动筒。油液缓冲支柱吸收直升机着陆时的能量，缓冲滑行时产生的垂直加速度和启动停车时旋翼产生的颤振；收放作动筒利用液压力控制起落架的收起和放下。某型直升机主起落架减振装置由缓冲支柱和轮胎两部分组成。直升机接地着陆时，减振装置(轮胎和减振支柱)象弹簧那样产生变形，延长接地

8、垂直速度减为零的时间，从而减小了撞击力。2．1主起落架缓冲支柱的工作原理如图1所示，缓冲支柱由外筒、内简、活塞、带小孔的隔板和密封装置等组成。外筒内腔下部装有油液，上部充有气体(氮气或冷气)。在起落架受到撞击载荷时，减振支柱受压缩。这时，由于活塞相对于外筒的运动，使外筒下腔的油液通过隔板上的小孔流入上腔，气体受到压缩。这样，直升机垂直运动的能量就被气体的压缩变形和油液流动的阻尼有所吸收。从原理上说，这种减振支柱相当于一个弹簧和一个阻尼器，二